En Antarctique, comme on peut s’y attendre, il y fait sacrément froid : des températures aussi basses que – 40 °C sont souvent enregistrés au cours de l’hiver. Pour les créatures qui y vivent, ce froid extrême exige des stratégies de survie innovantes qui permettent le moins de perte de chaleur possible.

Des scientifiques ont récemment découvert que les manchots empereur de l’Antarctique emploient une technique particulièrement inhabituelle pour survivre au froid de tous les jours. Comme détaillé dans un article publié cette semaine (lien plus bas), les oiseaux minimisent la perte de chaleur en gardant la surface extérieure de leur plumage en dessous de la température de l’air ambiant.

Dans le même temps, l’épais plumage des manchots isole leur corps et le maintient au chaud. Une équipe de scientifiques en Écosse (Université de Glasgow) et en France (Université́ de Strasbourg – Ecole vétérinaire de Maison-Alfort) sont récemment arrivées à cette conclusion en analysant les images thermiques (ci-dessous et en entête) de manchots prises lors de la réunion, à des fins de reproduction, d’une colonie de manchots en Terre Adélie, une zone de l’Antarctique revendiquée par la France.

Les chercheurs ont analysé des images thermographiques obtenues au cours du mois de juin 2008. Pendant cette période, la température moyenne de l’air était de – 18 °C. Dans le même temps, la majorité du plumage qui couvre le corps des pingouins était encore plus froid : la surface de leur partie la plus chaude du corps, les pieds, était en moyenne de – 16,8 °C, mais le plumage sur la tête et le dos et à l’avant de leur corps étaient de -18, –22 et –23 degrés C respectivement. Dans l’ensemble, presque toute la surface extérieure du corps des manchots est en dessous de zéro en tout temps, sauf pour les yeux et le bec.

Les scientifiques ont également utilisé une simulation informatique pour déterminer la quantité de chaleur perdue ou gagnée par chaque partie du corps, pour découvrir que, en gardant leur surface extérieure inférieure à la température de l’air, les oiseaux étaient paradoxalement en mesure de récupérer des quantités très faibles de chaleur de l’air autour d’eux. La clé de leur astuce est la différence entre deux types de transfert de chaleur : le rayonnement et la convection.

Les manchots perdent de la chaleur interne au corps dans l’air environnant par rayonnement thermique, tout comme notre corps le fait par une froide journée. Parce que leurs corps (mais pas le plumage de surface) sont plus chauds que l’air ambiant, la chaleur irradie progressivement vers l’extérieur au fil du temps, passant d’un matériau chaud à un endroit plus froid. Pour maintenir la température du corps tout en perdant de la chaleur, les manchots, comme tous les animaux à sang chaud, comptent sur le métabolisme des aliments.

Cependant, ils ont une stratégie supplémentaire. Alors que leur plumage extérieur est plus froid que l’air, la simulation a montré qu’ils pouvaient regagner un peu de cette chaleur par convection thermique, le transfert de chaleur par le mouvement d’un fluide (dans ce cas, l’air). Alors que l’air froid de l’Antarctique entoure leurs corps, l’air légèrement plus chaud entre en contact avec le plumage et fait un don d’infimes quantités de chaleur renvoyées vers les manchots.

Les chercheurs précisent que toute cette chaleur ne traverse probablement pas tout le plumage pour arriver aux organes des manchots, mais elle pourrait faire une petite différence. Tout du moins, la méthode par laquelle le plumage des manchots récupère un peu de la chaleur de l’air très froid qui l’entoure permet d’annuler une partie de la chaleur qui rayonne de l’intérieur.

Et compte tenu du cycle de reproduction exceptionnellement exigeant des manchots empereurs (célébré dans le documentaire la marche de l’empereur), chaque minuscule quantité de chaleur compte. Chaque hiver, ils parcourent les zones intérieures de la côte à pied sur environ 120 km, où ils se reproduisent et incubent leurs œufs. Ensuite les femelles pondent leurs œufs, les mâles les incubent en les équilibrant au-dessus de leurs pieds dans une poche pendant environ 64 jours. Comme ils ne mangent rien pendant toute cette période, la conservation des calories en abandonnant le moins de chaleur possible est absolument cruciale.

L’étude publiée sur Biology letters (PDF) : Emperor penguin body surfaces cool below air temperature.

Et en bonus, cette très jolie photo qui apparait actuellement en tant qu’image du jour sur Le National Geographic.